摘要：豐山銅礦原充填系統的諸多問題已無法滿足礦山節能環保，可持續發展的要求，必須對充填系統進行改造，采用高濃度分級尾砂膠結充填工藝替代原來低濃度尾砂充填工藝，提高充填質量。文章介紹了該礦原充填系統并對存在的問題進行了分析，制定了可行性的改造方案，達到了預期效果。
1充填系統概況
    豐山銅礦北緣充填站建在地表，服務于采用點（條）柱式上向水平分層尾砂充填采礦法采礦的北緣礦體，有兩座500m3的立式砂倉，一座150t的水泥倉和尾砂、水泥流量控制儀表等設施。由選礦廠過來的全尾砂，通過FX-35水力旋流器分級后，合格的粗尾砂用砂泵送到立式砂倉；用水泥罐車往水泥倉灌散裝水泥。立式砂倉的尾砂和水泥倉的水泥分別通過流量計和螺旋輸送機到達攪拌桶內攪拌混合，經充填管流向井下?，F有充填系統在工藝流程、設備、運行過程控制等方面由于設計建設年代較早，且經過了30多年的生產運行，充填系統存在一定的缺陷，目前只能進行低濃度水砂充填，充填排水耗能高，充填效率低、充填體強度低，礦石礦柱無法完全回收，造成資源的極大浪費。
2充填系統存在的問題分析
2.1砂倉系統
2.1.1取砂
    進砂管進砂時對砂倉中的尾砂沉降干擾較大，不利于清水排出，影響濃度提高；倉頂無清水放水閥，不利于提高濃度的工藝操作；砂倉底部為砼平臺，底部為半球，未形成椎體，容易造成積砂；中心放砂管與周圍4個放砂管的周圍沒有設置沖洗噴嘴，容易造成堵管現象發生。
2.1.2造漿
    現有造漿系統為水力造漿，環噴管大部分已堵塞，噴嘴已損壞，造漿效果差，導致充填過程中濃度變化大；造漿水管無壓力表，對造漿水的壓力變化無法掌握；未采用風動造漿工藝與裝置，不利于砂倉造漿濃度的穩定。
2.2計量及控制系統
2.2.1計量
    灰（水泥）的計量秤長期沒有進行校驗，準確度較差。倉底放砂管設有電磁流量計進行放砂流量測量，但儀表已壞無法使用，不能發揮應有的流量測量效果。拌桶出口后的充填輸送管路上設有電磁流量計測量充填流量，設有超聲波濃度計測量濃度。但流量計已壞無法使用，超聲波濃度計現在已壞，又是被淘汰的產品，相當于沒有進行充填濃度測量，不能對充填質量進行有效的監測與分析。
2.2.2控制
    未設自動控制系統進行集中控制，膠結材料的添加不能根據砂漿濃度流量的變化而自動調節下灰量，只能人工手動給個固定下灰量，從而影響充填體中的實際灰砂比。
2.3充填料漿攪拌系統
    （1）攪拌桶直徑與高度不合理，現有攪拌桶直徑為D=2500mm，有效高度為H=1500mm，D/H=1.67:1，合理值應為D/H=0.95:1，造成灰砂攪拌不均勻的現象；攪拌桶進砂管與出漿管之間的距離太?。ìF在約為500mm，合理值要求h=0.8H），直接影響攪拌的均勻性，充填料漿還未攪拌均勻就被放走；砂倉底部放砂管傾角過大，正常傾角應為20°；未設置副桶，不利于對攪拌桶內液位情況進行監控，及現場濃度的人工測量。
    （2）攪拌桶出漿口設置太多，且位置與高度變化較大，不利于進行統一的濃度測量；攪拌桶未設置排氣孔，導致加灰過程中，灰往攪拌桶周圍擴散，充填環境極差。
3充填系統改造
3.1砂倉系統改造
3.1.1砂倉溢流排水
    在溢流槽以下砂倉外筒體靠平臺欄桿側安裝2個DN100mm閥門作為泄水閥門，尾砂打滿砂倉砂倉沉淀后，多余的清水通過泄水閥門經DN100mm的白塑管排往砂倉溢流管。多余的水排出砂倉，提高砂倉內的制漿濃度。
3.1.2風水聯動造漿
    在砂倉底部安裝三層造漿管：底部一級造漿設為水力造漿管，設10個膠管止逆噴嘴；底部二級造漿設為風力造漿管，設20個膠管止逆噴嘴；底部三級造漿設為水力造漿管，設28個膠管止逆噴嘴。
3.2計量與控制系統改造
3.2.1計量系統改造
    灰（水泥）的計量秤每季度進行一次校驗，確保計量的準確度。倉底放砂管原來設有的電磁流量計進行放砂流量測量，對其進行重新標定，以達到提高計量精度的目的，發揮應有的流量測量效果。對攪拌桶出口外的充填管路上的原有的電磁流量計進行重新標定，以達到提高計量精度的目的，發揮應有的流量測量效果。
3.2.2控制系統改造
    流量調節閥門更換為DN100電動陶瓷閥或電動膠管閥。增設自動控制系統進行集中控制，膠結材料的添加隨砂漿濃度、流量的變化而自動調節下灰量或人工手動調節給灰量，生產過程實際灰砂比與設定的灰砂比一致。
3.3充填料漿攪拌系統改造
    將砂倉底部至攪拌桶放砂管出口置于攪拌桶蓋板之上，攪拌桶進砂管與出漿管之間的距離增大至1.5m，使得料漿攪拌較均勻，達到充填所需濃度；安裝一個DN50m閥門用于人工濃度測量；攪拌桶頂部安裝了DN80陶瓷彎頭與黑膠管相連延伸至充填房外，保證攪拌桶內外氣壓平衡，減少灰塵，改善操作環境。
3.4改造效果評價
    （1）改造后分級尾砂充填系統運行正常，立式砂倉可連續放出高濃度尾砂，尾砂濃度由原來的40%穩定提高至70%左右。
    （2）計量儀器顯示可靠、控制設備準確，整個充填過程做到人工操作、儀表監控、自動加灰。
    （3）提高灰砂攪拌的均勻性，確保充填體質量，操作現場基本上無灰塵，改善操作環境。
    （4）降低采礦貧損率，減少因充填體強度低，充填體及尾砂在出礦過程中造成的貧化；減少出礦過程中礦石被壓入充填體內造成的損失。
    （5）提高充填濃度的同時，提高了充填效率，大大減少了充填排水量，降低了礦井排水費用。